铝镁合金单搭接胶接接头应力分布及强度预测

针对铝镁合金单搭接胶接接头,建立了剪滞解析模型,得到接头剪切应力的一般分析方法,利用有限元模型验证了该方法的有效性。在三维弹塑性有限元模型的基础上,分析了铝镁合金单搭接胶接接头剪切应力、Von-Mises等效应力在胶层厚度、宽度方向上的分布规律,结合试验探讨了胶粘剂类型、胶层厚度、胶接搭接长度对胶接结构连接强度的影响。所得结果对胶接工艺金属材料与胶层属性匹配、接头强度预测及胶接接头性能优化具有指导意义。     

CFRP平-折-平胶接接头应力模型

以碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料平-折-平（FJF）胶接连接接头为对象,构造了圆弧段胶接梁单元,建立用于FJF胶接接头胶层应力分析的半解析模型,并与三维有限元模型胶层应力结果进行对比. 同时分析了胶层宽度和厚度对胶层应力的影响. 结果表明,利用半解析模型计算得出的胶层剥离应力和剪切应力分布与三维有限元模型获得的对应应力分布基本一致,搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力相较于三维有限元模型计算结果的误差绝对值分别为5.4%和3.7%,有着较好的计算精度. 搭接区端部胶层剥离应力和剪切应力值在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而降低,在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低. 搭接区圆角胶层剥离应力和剪切应力值在胶层厚度一定时随胶层宽度的增加而降低,在胶层宽度一定时随胶层厚度的增加而增加. 该模型能够为碳纤维增强复合材料平-折-平胶接连接接头的应力分析提供一定的参考.     

纳米CaCO3改性环氧胶粘剂

研究了活性纳米CaCO3对环氧胶粘剂的改性。结果表明,改性后的环氧胶粘剂性能得到很大改善,其力学性能、粘接性能、柔韧性能以及热性能均得到提高,能完全取代昂贵的白炭黑对环氧胶粘剂的补强作用,降低了成本。用异佛尔酮二胺（IPD）与酰胺基胺树脂作环氧胶粘剂的复合固化剂,可提高胶层的玻璃化温度,又可改善胶层的韧性。     

纳米CaCO3改性环氧胶粘剂

研究了活性纳米CaCO3对环氧胶粘剂的改性.结果表明,改性后的环氧胶粘剂性能得到很大改善,其力学性能、粘接性能、柔韧性能以及热性能均得到提高,能完全取代昂贵的白炭黑对环氧胶粘剂的补强作用,降低了成本.用异佛尔酮二胺(IPD)与酰胺基胺树脂作环氧胶粘剂的复合固化剂,可提高胶层的玻璃化温度,又可改善胶层的韧性.     

基于FTIR分析的CFRP-铝合金粘接接头剩余强度预测

对CFRP-铝合金粘接接头在湿热环境下的老化行为及机理进行了研究.将接头在80℃/95％相对湿度环境下老化不同周期,然后进行准静态拉伸、剪切测试.分析总结接头剩余强度及失效形式变化规律,并结合胶粘剂红外光谱分析,揭示老化机理.结果表明:湿热老化造成接头强度显著下降,变化规律近似服从指数函数;老化前、后接头断面均以内聚失...     

冻融循环下CFRP高性能混凝土的粘结性能

通过双面剪切试验,研究了冻融环境下CFRP-高性能混凝土界面粘结性能的发展规律。对比分析了未经冻融和经历25、50、100、150、200及300次冻融循环作用试件的破坏特征、剪应变分布、荷载滑移曲线、粘结承载力以及粘结破坏机理。结果表明,所有试件的界面破坏均发生在混凝土表层内,但随着冻融循环次数的增加,破坏界面有向胶层发展的趋势;经受冻融循环次数较少时(25、50次),界面的粘结强度、刚度及开裂荷载的变化不明显,甚至略微提高;但随着冻融循环次数的进一步增加,界面粘结性能有明显的变化,界面粘结强度、端部滑移量减小,刚度退化,初始开裂荷载水平降低,非线性特征增强。粘结极限承载力与混凝土立方体抗压强度均随冻融循环次数的增长存在先提高后下降的趋势,混凝土强度变化是界面粘结性能变化的最重要因素。     

Si3N4/（Cu，Nb）/Ni/Inconel600高温合金部分液相扩散连接接头的组织与力学性能

为了在较低的连接温度、连接压力和连接时间下获得高温稳定性好的陶瓷/金属接头，通过设计非对称中间层（Cu，Nb）/Ni，在连接温度为1403K/1373K，连接时间为50min，连接压力为7.5MPa，冷却速度为10K/min的工艺条件下，采用真空扩散连接设备，进行了Si₃N₄/Inconel600高温合金接头的部分液相扩散连接（Partial Liquid Phase Diffusion Bonding，PLPDB）.接头的强度通过剪切试验评价，接头组织形态采用扫描电子显微镜（SEM）进行了观察和分析.实验结果表明，Cu，Nb配比、（Cu，Nb）层的厚度和连接温度影响接头的组织形态、强度与断裂.在连接温度为1403K时，Cu，Nb配比增加，接头中的孔洞缺陷减小，接头强度提高，断裂位置从陶瓷/中间层界面向陶瓷转变.当连接温度为1403K，Cu，Nb配比为10，(Cu,Nb)层厚度不超过0.2mm时，随着(Cu,Nb)层厚度的增加，接头强度提高.当连接温度从1403K降到1373K时，接头强度明显提高.     

SbN4／（Cu，Nb）／Ni／Inconel 600高温合金部分液相扩散连接接头的组织与力学性能

为了在较低的连接温度、连接压力和连接时间下获得高温稳定性好的陶瓷／金属接头，通过设计非对称中间层（Cu，Nb）／Ni，在连接温度为1403K／1373K，连接时间为50min，连接压力为7．5MPa，冷却速度为10K／min的工艺条件下，采用真空扩散连接设备，进行了Si3N4／Inconet600高温合金接头的部分液相扩散连接（partial liquid phase diffusion bonding，PLPDB）．接头的强度通过剪切试验评价，接头组织形态采用扫描电子显微镜（SEM）进行了观察和分析．实验结果表明，Cu，Nb配比、（Cu，Nb）层的厚度和连接温度影响接头的组织形态、强度与断裂．在连接温度为1403K时，Cu，Nb配比增加，接头中的孔洞缺陷减小，接头强度提高，断裂位置从陶瓷／中间层界面向陶瓷t转变．当连接温度为1403K，Cu，Nb配比为10，（Cu，Nb）层厚度不超过0．2mm时，随着（Cu，Nb）层厚度的增加，接头强度提高．当连接温度从1403K降到1373K时，接头强度明显提高．     

一种测试胶体与钢质基体间粘结剪切性能的新方法

中国现行国家标准试验方法中的单层金属片搭接接头拉伸剪切试件,由于粘结区剪应力分布极不均匀,并在粘结面上产生很高的拉应力,试验结果不能真实反映胶体与金属基体之间的粘结强度,只能作为胶体质量的检验指标,不能作为强度条件使用。该文采用的组合圆盘粘结试件用于胶层粘结剪切性能测试时,胶层及结合面剪应力分布很均匀,均匀系数可达0.97以上;胶层端部引入圆弧面并对钢质基体进行倒角处理后,粘结面正拉应力可以降低到20 MPa以下,不致引起受拉破坏,因此组合圆盘的测试结果能真实反映胶体与金属基体之间的粘结剪切强度或剪压复合强度,可作为粘结构件承载力设计的强度条件使用。     

复合活性钎料钎焊Cu与Al2O3的接头组织及性能

为改善紫铜与Al_2O_3陶瓷的连接强度,采用纳米-Al_2O_3增强的AgCuTi复合钎料(Ag Cu Tip)对紫铜与Al_2O_3陶瓷进行了真空钎焊.采用扫描电镜、能谱分析以及剪切试验对钎焊接头微观组织及力学性能进行了分析.钎焊接头典型界面组织为紫铜/扩散层/铜基固溶体+银基固溶体+Ti_2Cu+Ti_3(Cu,Al)3O/Al_2O_3.纳米-Al_2O_3的添加抑制了Al_2O_3侧反应层的生长,并促进钎缝中形成弥散分布的Ti_2Cu相.随着保温时间的延长,铜侧扩散层和Ti_3(Cu,Al)_3O反应层的厚度逐渐增大.保温时间为20 min时,铜母材向钎料过度溶解,降低了接头性能.当钎焊温度为880°C,保温10 min时,接头抗剪强度最高为82 MPa.纳米颗粒的加入细化了钎缝组织并降低了母材与钎缝热膨胀系数的不匹配,因此提高了接头的连接性能.保温时间可影响界面组织及反应层的厚度,进而影响接头的连接强度.     

低碳钢与铝合金异种金属搭接激光-滚轮焊接

为了提高低碳钢与铝合金异种金属的焊接性能,采用激光-滚轮焊接工艺对低碳钢和铝合金搭接接头的焊接性能进行了研究,通过试验确定最佳工艺参数.采用激光显微镜和拉伸试验机分别分析了焊接接头组织和拉伸剪切性能.结果表明,随着激光功率的减少或焊接速度的增加,金属间化合物层厚度和接合宽度随之减小.随着滚轮压力的增加,金属间化合物层厚度随之增加.当金属间化合物层厚度为4～6μm,热输入量范围为375～800 J/cm时,拉伸剪切试样断裂位置均位于低碳钢母材侧.     

汽车摩擦材料树脂基体的选择

通过对５种不同树脂基体的热性能和以其为基体的摩擦材料的力学性能及磨擦磨损性能研究，得出如下结论：在所研究的树脂中，其热分解温度都较高。其中进口环氧改性树脂、国内吉林产酚醛树脂和浙江产腰果壳油改性酚醛树脂的热分解温度都超过５２０℃，且前二者在５００℃时热分解余重都超过７０％，说明这两类树脂热分解温度高，分解缓慢，是一种较理想的树脂基体材料。从冲击强度、三点弯曲性能、硬度等力学性能指标考虑，以上３种树     

纳米TiO_2对SnAgCu无铅钎料组织和性能的影响

为提高钎料的抗热疲劳性,制备了添加纳米TiO_2的复合SnAgCu无铅钎料,对其组织、熔点、显微硬度和钎料接头力学性能进行了研究.结果表明,纳米TiO_2颗粒的添加明显细化了钎焊组织,改善了钎焊接头的力学性能和热稳定性能.其中添加0.5%纳米TiO_2颗粒的复合钎料具有最优的综合性能,与SnAgCu无铅钎料相比,熔点降低1.7℃,接头界面的金属间化合物(IMC)层厚度约为4.9 m,相比于SAC钎料(9 m)显著减小,抗拉强度和抗剪强度分别为69.3 MPa和72.6 MPa,分别提高了26.7%和21.2%.     

火焰法原位生长碳纳米管增强TC4的熔融粘接性能

以不锈钢网,预浸料和热塑性树脂薄膜构筑加热粘接植入体,利用脉冲电阻熔接技术连接TC4合金。以火焰法原位制备的碳纳米管(CNTs)作为熔接界面的增强剂,借助扫描电子显微镜和静态接触角测试仪分别对改性前后的TC4合金表面形貌和粗糙程度进行分析。对表面改性后的TC4合金进行熔融粘接,并对熔接件进行单搭接拉伸剪切试验,以评估接头的强度。结果表明:CNTs改性后的TC4合金表面元素类别及含量发生改变,粗糙程度增加,接触角从61°上升到127°。TC4合金表面的CNTs涂层与聚醚酰亚胺(PEI)树脂形成机械互锁结构增强熔接接头的力学性能,使最大剪切强度(LSS)提升65.3%。接头失效分析显示,CNTs的存在使失效模式从层间分离转变为植入体断裂。     

含孔边套筒的厚截面复合材料接头耳片强度分析

为研究含孔边防护套筒的厚截面复合材料层合板耳片连接件孔边层间应力分布规律及接头强度,提出了采用层合板子层和界面胶层相结合的有限元建模方法,在验证了建模方法对厚截面层合板应力求解的有效性的基础上,分析了承受轴向载荷的厚层合板耳片连接件孔边三维应力分布及接头失效情况。结果表明:套筒胶层的破坏应力和破坏位置主要集中在孔轴非接触区;当套筒胶层发生断裂时,厚截面层合板并未发生失效,限制了厚板接头耳片整体强度性能的提高。     

颗粒增强金属基复合材料的研究(一)

金属基复合材料是由陶瓷颗粒或纤维(比如SiC，Al2O3，TiC，TiB等)增强金属或合金基体而得到的，具有高的比刚度、比强度、耐磨性和高温性能，且具有可设计性，是一类高性能先进材料，在航空、航天、汽车等领域具有良好的应用前景。综述了金属基复合材料的类型、成型方法及主要强化性能指标，阐述了颗粒强化金属基体的机理，提出了用纳米颗粒强化金属基体的新思路，简要介绍了实验方法，预测了性能改善程度，并阐述了其发展前景。     

纳米级SiO2改性环氧树脂结构胶的研制

目的 为进一步改善原无粘结后张法预应力混凝土结构的锚固特征,提高长期稳定性,配制新型高性能的环氧树脂专用锚固专用胶.方法 以环氧树脂E44和相应的固化剂、增韧剂、偶联剂等为原料,用纳米级SiO2进行改性,同时,用五因素三水平正交试验设计对关键配料参数进行了优化.并进行了相关的补充试验.结果 固化剂、偶联剂、增韧剂、纳米级SiO2和填料五种因素对粘结的剪切强度的影响是非常显著的,影响大小的顺序为固化剂→偶联剂→增韧剂→纳米级SiO2→填料.优化和改性后,其性能得到显著提高.结论 纳米级SiO2改性环氧树脂专用锚固胶有效地改善了界面的粘接效应,可大幅度改善环氧树脂胶粘剂的粘接性能.     

M－40／酚醛环氧复合材料界面改性的研究

应用阳极氧化法对Ｍ—４０高模量碳纤维进行表面改性，在酚醛环氧树脂中加入ＱＹ８９１１—Ⅰ型双马来酰亚胺树脂进行基体改性。测定了几种不同体系的Ｍ—４０／酚醛环氧复合材料在室温和高温（１６０℃）的层间剪切强度和抗冲击强度，并用ＳＥＭ观察分析了剪切和冲击断口形貌。结果表明，纤维和基体同时改性的复合材料不仅具有较高的界面强度，而且具有较好的冲击韧性。     

铝与铜异质板材自冲铆搭接接头的力学性能

通过试验方法研究了5052铝合金和H62铜合金异质材料搭接自冲铆接头的力学性能。获得了表征接头性能的力-位移曲线和载荷-寿命曲线,采用数理统计方法检验了数据的有效性。对接头强度、刚度、抗冲击性能、失效形式、失效机理进行了分析。结果表明:刚度随接头载荷而变化,疲劳强度随刚度的增大而增强,SCC接头静强度最高,SAA2次之,SAC高于SAA1接头,板材厚度、材质及铆钉长度影响接头静载强度,上板材质对接头强度影响更大,下板材质对接头抗冲击性能影响大于上板,板材厚度影响失效位移,静载失效形式皆为铆钉与下板分离;SCC接头疲劳性能最优,SAA2次之,SAC最小,微动滑移、板材厚度、材质影响接头疲劳强度,同种材料接头以下板断裂为主,异质材料接头较软板材断裂失效。     

时效处理对CuCrSnZn/SnAgCu钎料接头界面及剪切性能影响

为了探讨引线框架铜合金与无铅钎料钎焊接头界面性能,采用扫描电镜及万能材料实验机,分析了引线框架用CuCrSnZn合金与SnAgCu系无铅钎料钎焊接头,在160℃时效不同时间的过程中界面形貌及接头剪切性能的演变过程.结果表明,时效前,钎焊接头界面处形成了一层长针状的Cu6Sn5;不同时间时效处理后,接头界面IMC层厚度有不同程度的增加,Cu6Sn5变长变粗,逐渐离开界面进入钎料内部,靠近铜合金片材基体的一侧会出现极薄的一层Cu3Sn层.无铅钎料钎焊接头时效25h剪切强度可到27.3 MPa,其后逐渐降低.未时效、时效25 h和50 h断裂发生在钎料基体内部,时效至300 h,断裂位置向界面金属间化合物处转移,剪切断口断裂形式逐渐由韧性断裂向脆性断裂转变.